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高速电机驱动关键技术研究综述

中国电机工程学报 2022年第18期42卷 6856-6870页

作者：鲍旭聪王晓琳彭旭衡严廷雄高起兴多电飞机与电气系统重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016

高速电机因其功率密度高、体积重量小、工作效率高等明显优势,受到越来越广泛的关注。高效稳定的驱动系统是充分发挥高速电机优异性能关键所在,该文主要从控制策略、转角估算以及功率拓扑设计等方面,分别分析高速电机驱动技术的难点,并... 详细信息

高速电机因其功率密度高、体积重量小、工作效率高等明显优势,受到越来越广泛的关注。高效稳定的驱动系统是充分发挥高速电机优异性能关键所在,该文主要从控制策略、转角估算以及功率拓扑设计等方面,分别分析高速电机驱动技术的难点,并总结归纳国内外当前研究成果,之后对高速电机驱动技术及其发展趋势进行总结展望。

关键词：高速电机驱动技术控制策略转子位置估计功率拓扑

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新能源汽车高速电机定子换位绕组优化设计

电机与控制学报 2023年第10期27卷 85-95页

作者：杨永喜蔡蔚赵慧超王斯博孙明冲龚海桂郭守仑厉锐哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080 中国第一汽车股份有限公司研发总院吉林长春130013 哈尔滨电气集团佳木斯电机股份有限公司黑龙江佳木斯154002

针对新能源汽车发卡绕组永磁电机在高速运行时绕组交流损耗过高的问题,以6极54槽内置式永磁同步电机为研究对象,开展了低绕组交流损耗换位绕组技术研究。首先,基于槽内绕组交流损耗分布特征,提出了对靠近槽口处的导体进行端部扭转换位... 详细信息

针对新能源汽车发卡绕组永磁电机在高速运行时绕组交流损耗过高的问题,以6极54槽内置式永磁同步电机为研究对象,开展了低绕组交流损耗换位绕组技术研究。首先,基于槽内绕组交流损耗分布特征,提出了对靠近槽口处的导体进行端部扭转换位的方法。对比绕组槽内换位的方式,证明了端部扭转换位方法可实现对绕组交流损耗的有效抑制。其次,研究了槽型尺寸及导体尺寸参数等对于换位绕组交流损耗的影响规律,确定了换位绕组优化方案。最后,利用有限元(FEA)法,综合对比换位绕组与原发卡绕组的效率分布特性与整车循环工况效率。研究表明,换位绕组方案在不影响循环工况(CLTC)效率的前提下,显著降低了电机高速区的交流损耗问题,为解决新能源汽车高速电机绕组交流损耗问题提供了方向。

关键词：新能源汽车永磁同步电机高速电机绕组交流损耗抑制换位绕组优化设计

基于智能控制算法的高速电机功率转换系统设计

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吉林大学学报（工学版） 2022年第4期52卷 934-941页

作者：王礼恒庄明袁恺中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学科学岛分院合肥230026

为了解决传统功率转换系统中存在的转换误差大的问题,提出基于智能控制算法的高速电机功率转换系统设计。在传统硬件系统的基础上,结合智能控制算法中模糊神经网络的运行原理设计控制器设备,实现对双向Buck转换器、移相电抗器、整流器... 详细信息

为了解决传统功率转换系统中存在的转换误差大的问题,提出基于智能控制算法的高速电机功率转换系统设计。在传统硬件系统的基础上,结合智能控制算法中模糊神经网络的运行原理设计控制器设备,实现对双向Buck转换器、移相电抗器、整流器和逆变器等设备的改装,并调整系统的硬件连接电路。以高速电机为研究对象,分析其基本工作特性。搭建模糊神经网络控制模型,在该模型下以高速电机的工作数据为基础,计算电机瞬时功率,利用转换器设备通过产生反向电流或转矩脉动信号增益的方式,实现高速电机功率的转换功能。实验结果表明:与传统功率转换系统的对比,设计转换系统的平均转换误差降低了1.7 kW,且通过功率转换系统的应用能够实现对高速电机功率的有效控制,在实际应用中具有较高的利用价值。

关键词：智能控制算法高速电机电机功率功率转换系统

不同转速永磁同步电机非晶合金和硅钢选材分析

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电工钢 2024年第1期6卷 52-58页

作者：颜昌昊樊庆林马德稷胡海洋王丽慧曾鹿滨裴瑞琳沈阳工业大学辽宁沈阳110870 苏州英磁新能源科技有限公司江苏苏州215000

介绍了非晶材料和硅钢的磁性能,并在高速电机分别采用这两种材料进行仿真,根据仿真结果对比分析了两种材料于电机效率以及不同转速下的铁损差值。并研究了不同转速下电机非晶材料和硅钢铁损的变化规律。结果表明,在高速电机中非晶材料... 详细信息

介绍了非晶材料和硅钢的磁性能,并在高速电机分别采用这两种材料进行仿真,根据仿真结果对比分析了两种材料于电机效率以及不同转速下的铁损差值。并研究了不同转速下电机非晶材料和硅钢铁损的变化规律。结果表明,在高速电机中非晶材料优势明显,为不同转速工况的电机提供选材建议。

关键词：高速电机非晶合金铁损永磁同步电机

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高速永磁电机铁耗精确计算两项式模型

微电机 2024年第5期57卷 1-6,22页

作者：王书恒赵世伟景弋洋陈彬杨向宇华南理工大学电力学院广州510641 珠海格力电器股份有限公司广东珠海519000

基于分段带补偿项的铁耗计算方法,本文提出了一种适用于高速永磁电机铁耗精确计算的两项式数学模型。通过结合高速电机运行特性对频率和磁密区间进行双重划分,在Jordan损耗分离模型的基础上引入涡流及磁滞损耗补偿项考虑磁饱和、局部磁... 详细信息

基于分段带补偿项的铁耗计算方法,本文提出了一种适用于高速永磁电机铁耗精确计算的两项式数学模型。通过结合高速电机运行特性对频率和磁密区间进行双重划分,在Jordan损耗分离模型的基础上引入涡流及磁滞损耗补偿项考虑磁饱和、局部磁滞回环及涡流趋肤效应等非线性因素对硅钢片单位损耗特性的影响。该模型新增参数均为随频率和磁密变化的分段常函数,通过L-M算法拟合求解,在减小计算量的同时明确反映铁磁材料非线性对铁耗计算的影响,实现铁耗精确计算。最后,以某高速电机用硅钢片35SWH1900为例,对比了本文所提模型与Jordan损耗分离模型在单位损耗上的计算误差,实验结果表明所提模型计算误差基本在15%以内,能够有效提升高速永磁电机铁耗的计算精度。

关键词：高速电机铁耗涡流损耗涡流趋肤效应磁滞损耗

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高速永磁电机定子铁心损耗的分析与计算

防爆电机 2024年第3期59卷 23-26页

作者：顾雪政 Edson Jose Koshinski 许海峰万高(南通)电机制造有限公司江苏南通226010

为了提高高速永磁电机定子铁心损耗计算的准确性。首先,通过分析高速永磁电机定子铁心的磁化特性,给出了定子铁心的磁化轨迹图。然后,根据得到的磁化轨迹图对铁耗模型进行了改进,并依据有限元法验证了该解析法的准确性。最后,对比了样... 详细信息

为了提高高速永磁电机定子铁心损耗计算的准确性。首先,通过分析高速永磁电机定子铁心的磁化特性,给出了定子铁心的磁化轨迹图。然后,根据得到的磁化轨迹图对铁耗模型进行了改进,并依据有限元法验证了该解析法的准确性。最后,对比了样机铁心损耗的测试值,给出了优化后的新铁耗计算模型。样机定子铁耗计算模型的优化为高速永磁电机系列化设计提供了有力参考。

关键词：高速电机定子铁心损耗磁化特性有限元仿真

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高速磁悬浮电机转子动力学分析方法

电机技术 2024年第2期 27-29,33页

作者：秦小伟邹创李进才上海电气电站设备有限公司发电机厂 200240 南京航空航天大学 211106

文章针对某高速磁悬浮电机转子运行故障,结合高速电机轴系设计基本特点和要求,提出一种高速电机转子临界转速和不平衡响应的分析方法。相比行业内常用的其他分析方法,该方法可以更快、更准确的评估轴系设计风险,可为其他同类型电机转子... 详细信息

文章针对某高速磁悬浮电机转子运行故障,结合高速电机轴系设计基本特点和要求,提出一种高速电机转子临界转速和不平衡响应的分析方法。相比行业内常用的其他分析方法,该方法可以更快、更准确的评估轴系设计风险,可为其他同类型电机转子动力学设计提供参考。

关键词：高速电机磁轴承转子动力学临界转速

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高速电机中多应力对永磁体性能影响的研究

高速电机中多应力对永磁体性能影响的研究

作者：曹红霞浙江大学

学位级别：硕士

高速电机被广泛应用于飞轮储能系统、高速机床、高速涡轮发电机等多个领域。然而高速电机的损耗密度比传统电机更大,其转子温升明显,转子上永磁体的温度也随之升高,并且永磁体在高转速下承受了很高的机械应力。永磁体磁特性的变化将影... 详细信息

高速电机被广泛应用于飞轮储能系统、高速机床、高速涡轮发电机等多个领域。然而高速电机的损耗密度比传统电机更大,其转子温升明显,转子上永磁体的温度也随之升高,并且永磁体在高转速下承受了很高的机械应力。永磁体磁特性的变化将影响电机的整体性能,因此有必要对高速电机中永磁体在复杂工况下的磁特性进行研究,以提高电机设计的精度,确保电机运行的可靠性。本文首先介绍了永磁体的特性参数,总结了不同种类转子护套的特点,研究了转子低温过盈装配工艺对永磁体性能的影响。由于转子护套与永磁体之间为过盈配合,采用非金属护套的表贴式永磁电机在转子装配过程中,永磁体要经历液氮低温环境。本文设计实验分析了永磁体低温处理后的性能。以一台高速永磁同步电机为例,本文用有限元仿真软件分析了高速电机中永磁体在工作条件下的温度分布,用解析法分析了永磁体与转子护套之间过盈量产生的过盈预紧力,仿真分析了离心力、热应力以及过盈配合预紧力共同作用时永磁体的机械应力分布。本文设计实验装置模拟永磁体在高速电机中的工况,分析了永磁体在不同温度和机械应力下的磁性能,并根据实验结果提出了永磁体在不同应力下的磁特性模型。在表贴式永磁同步电机中,永磁体是转子涡流损耗的主要来源,本文研究了永磁体电导率对转子涡流损耗的影响,设计实验分析了不同温度和机械应力下永磁体的电导率。最后,本文将提出的永磁体磁特性模型应用在高速电机的仿真中,分析了一台高速永磁同步电机和一台高速永磁辅助同步磁阻电机的电磁性能,验证了永磁体磁特性模型的影响。

关键词：高速电机永磁体过盈配合应力磁性能磁特性模型

基于高功率密度磁悬浮高速电机的全参数自适应控制

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机械设计与研究 2023年第3期39卷 139-144,149页

作者：胡业发方康平吴华春郭新华王念先武汉理工大学机电工程学院武汉430070 武汉理工大学深圳研究院广东深圳518057 湖北省磁悬浮工程技术研究中心文化430070 武汉科技大学机械自动化学院武汉430081

高功率密度磁悬浮高速电机运行过程中会受到外来扰动,影响磁悬浮轴承稳定悬浮,且磁悬浮轴承系统模型本身也具有一定的不确定性。因此,寻求一种能够解决外来扰动和系统模型不确定性的控制算法具有实际意义。全参数自适应控制(All Coeffic... 详细信息

高功率密度磁悬浮高速电机运行过程中会受到外来扰动,影响磁悬浮轴承稳定悬浮,且磁悬浮轴承系统模型本身也具有一定的不确定性。因此,寻求一种能够解决外来扰动和系统模型不确定性的控制算法具有实际意义。全参数自适应控制(All Coefficient Adaptive Control,ACAC)是一种智能控制方法,它的设计不依赖于事先设定的被控对象的数学模型,而是识别被控对象的特征模型,能够很好的应对外来扰动和模型不确定性问题。文中分析了传统PID控制理论与自适应控制的优缺点,研究了ACAC对于高功率密度磁悬浮高速电机受外来扰动的控制作用,实现了磁悬浮轴承的稳定悬浮。

关键词：高速电机磁悬浮全参数自适应振动控制